天津農學院景觀湖水環境質量監測報告

張舒蕾

天津農學院景觀湖水環境質量監測報告

張舒蕾

（天津農學院農學與資源環境學院環境科學系，天津 300384）

為掌握校園水質污染的動態及其規律，進一步研究其危害，以天津農學院東校區景觀湖為研究對象，對湖中的一些常規水質污染指標進行連續監測。其中，以重鉻酸鹽法測定COD、高錳酸鹽指數；以碘量法測定DO、BOD5；以納氏試劑分光光度法測定氨氮；以原子熒光法、原子吸收法測定重金屬，并對所得到的監測數據進行分析。結果表明，天津農學院東校區景觀湖水域的pH值、氨氮、總氮、總磷、CODCr等指標均符合國家標準（GB 3838—2002）。

溶解氧；化學需氧量；氨氮；總磷

1 監測目的

通過水環境監測實驗，深入了解水環境監測中環境污染因子的采樣分析方法、數據處理方法和技巧，并分析水環境質量現狀，判斷校園水環境質量是否符合國家相關環保標準的要求。

2 背景資料的收集

天津農學院東校區于2015年建成啟用，位于天津市西青區，占地面積約250 hm2，總建筑面積155萬m2，現有師生3萬余人。監測區域為天津農學院東校區景觀湖，湖長20 m，寬5 m，位于校區東部，采樣位置位于圖1中白點處。

圖1 采樣點衛星圖——google earth

3 監測項目

監測指標與方法如表1所示。

4 優化布點和采樣

4.1 監測布點

根據監測目的，將采樣點設置在湖中心處，如圖1所示。

4.2 樣品的采集與保存

水樣的采集與保存遵循GB/T 5750.2—2006《生活飲用水標準檢驗方法 水樣的采集與保存》，分別采集測定金屬離子、COD、TN、TP以及一般性監測項目樣品，采集水樣的容器選用玻璃容器和聚乙烯瓶。

表1 監測指標與方法

污染物測定方法參照標準 COD重鉻酸鹽法GB 3838—2002 DO碘量法GB 3838—2002 BOD5碘量法GB 3838—2002 氨氮納氏試劑分光光度法GB 3838—2002 總磷鉬酸銨分光光度法GB 3838—2002 總氮堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法GB 3838—2002 汞原子熒光光譜法GB 3838—2002 銅原子吸收法GB 3838—2002 鉛原子熒光光譜法GB 3838—2002 高錳酸鹽指數重鉻酸鹽法GB 3838—2002 pHpH計法水質監測 有效磷鉬酸銨分光光度法《環境監測》 硝態氮紫外分光光度法地表水環境質量監測指導書 鐵原子吸收法地表水環境質量監測指導書 懸浮物重量法《環境監測》 總懸浮物重量法《環境監測》 堿度指示劑法《環境監測》

將水樣器豎直放入水中，使其底部距水面0.5 m，在水中感溫3～5 min，慢慢提起后記錄水體溫度，將水樣分裝至盛水器中。向金屬離子樣品中加入2 mL濃HNO3并混合均勻；向COD、TN、TP樣品中加入1 mL濃H2SO4并混合均勻；測定DO和BOD5時用虹吸法采樣，向DO樣品中加入1 mL的MnSO4溶液與2 mL堿性碘化鉀溶液并混合均勻；BOD5樣品中不用添加任何試劑。

5 指標測定

5.1 化學需氧量COD的測定

5.1.1 實驗原理——重鉻酸鹽法

向水樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強酸介質中以銀鹽為催化劑，煮沸回流后，以鄰菲羅啉為指示劑，再用硫酸亞鐵銨滴定水樣中未被還原的重鉻酸鉀，由重鉻酸鉀的消耗量計算消耗氧的質量濃度。

5.1.2 數據處理

硫酸亞鐵銨標準溶液濃度計算如下：

（mol/L）=（5.00 mL×0.250 mol/L）/

=25.10 mL、25.30 mL

=0.049 6 mol/L

COD質量濃度：

=×（0－1）×8 000/2

0=24.3 mL，1=23.7 mL，2=23.6 mL

=25.792 mg/L

5.2 溶解氧DO的測定

5.2.1 實驗原理——碘量法

向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時，水中的溶解氧會氧化低價錳，形成四價錳的棕色氫氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并與碘離子反應釋放游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定釋放等量碘，即可計算溶解氧含量。

5.2.2 數據處理

采樣水溫為27 ℃，水樣1的pH=12，水樣2的pH=13。

硫代硫酸鈉濃度（，mmol/L）計算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.73 mmol/L

溶解氧含量1（mg/L）計算如下：

1=Mr×2×/41

兩次滴定體積分別為9.2 mL、8.8 mL，=7.73 mg/L。

5.3 五日生化需氧量BOD5的測定

5.3.1 實驗原理——碘量法

當向水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀時，水中的溶解氧會氧化低價錳，形成四價錳的棕色氫氧化物沉淀。酸化后，沉淀物溶解并與碘離子反應釋放游離碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定釋放等量碘，即可計算溶解氧 含量。

5.3.2 數據處理

硫代硫酸鈉濃度（mmol/L）計算如下：

=5×0.05×1 000/

=10.87 mmol/L

BOD5含量（mg/L）計算如下：

2=Mr×2×/41

=1－2

2=4.22 mg/L

=3.51 mg/L

5.4 氨氮的測定

5.4.1 實驗原理——納氏試劑分光光度法

氨氮（游離態的氨或銨離子）與納氏試劑反應生成淡紅棕色絡合物，在波長420 nm處測量吸光度，其吸光度大小與氨氮含量成正比。

5.4.2 數據處理

結果表示如下：

N=（s－b－）×/（×）

空白試驗以及兩水樣吸光度分別為0.067、0.165、0.166。N=1.180 mg/L。

5.5 總磷的測定

5.5.1 實驗原理——鉬酸銨分光光度法

在中性條件下，樣品用過硫酸鉀或硝酸-高氯酸消解，所有磷被氧化成正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨在銻鹽作用下反應生成磷鉬酸雜多酸，抗壞血酸還原生成藍色絡合物。

5.5.2 數據處理

總磷含量=/，=0.007、0.007，=0.032 4 mg/L。

5.6 有效磷的測定

5.6.1 實驗原理——鉬酸銨分光光度法

在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨在銻鹽作用下反應生成磷鉬酸雜多酸，抗壞血酸還原生成藍色絡合物。

5.6.2 數據處理

有效磷含量=/，=0.006、0.007，=0.013 2 mg/L。

5.7 總氮的測定

5.7.1 實驗原理——堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

在120～124 ℃下，樣品中含氮化合物的氮在堿性過硫酸鉀的作用下轉化為硝酸鹽，采用紫外分光光度法，在波長220 nm和275 nm處分別測定吸光度，計算校正吸光度，總氮含量與成正比。=220－2275。

5.7.2 數據處理

結果表示如下：=（－）×/（×），其中220=0.199、0.186，275=0.036、0.040，=0.097，=0.030、0.009。最后計算得=0.753 mg/L。

5.8 硝態氮的測定

5.8.1 實驗原理——紫外分光光度法

采用紫外分光光度法，在波長220 nm和275 nm處分別測定吸光度，計算校正吸光度，硝態氮含量與成正比。=220－2275。

5.8.2 數據處理

結果表示如下：=（－）×/（×），其中220=0.164、0.168，275=0.048、0.050，=0.084、0.084。最后計算得= 0.912 mg/L。

5.9 重金屬的測定

5.9.1 實驗原理——微波消解法、原子熒光法、原子吸收法

水樣消解采用微波酸解法。水樣和酸的混合物吸收微波能量后，酸的氧化反應活性增高，樣品中的金屬元素被釋放到溶液中。

測定汞、鉛采用原子熒光法。在輻射能的激發下，通過測定試樣中待測元素的原子蒸氣產生的熒光發射強度，來確定待測元素含量。

測定銅、鐵采用原子吸收法。通過測定被測元素基態原子蒸氣對其共振輻射線的吸收特性對試樣中的元素進行定量分析。

5.9.2 數據處理

實驗室樣品中的金屬濃度計算公式如下：

=×1×2/

汞樣品濃度為1.40 ng/mL，水樣中汞的濃度=0.47× 10-3mg/L。

銅樣品濃度為0.00 mg/L，水樣中銅的濃度=0 mg/L。

鉛樣品濃度為0 ng/mL，水樣中鉛的濃度=0 mg/L。

鐵樣品濃度為0.35 mg/L，水樣中鐵的濃度=0.12 mg/L。

5.10 懸浮物的測定

5.10.1 實驗原理——質量法

懸浮物是指將待測水樣通過孔徑為0.45 μm的濾膜，濾膜上截留的部分在103～105 ℃下烘干至恒重的固體物質。

5.10.2 數據處理

抽濾水樣體積為250 mL，微孔濾膜抽濾前為0.098 4 g，抽濾后為0.099 5 g。

坩堝中水樣體積為100 mL，坩堝為90.790 g，烘干后為90.807 g。

懸浮物（SS）含量（mg/L）=（－）×106/= 4.4 mg/L。

總懸浮物（TS）含量=170 mg/L。

5.11 高錳酸鹽指數的測定

5.11.1 實驗原理——重鉻酸鹽法

加入已知量的高錳酸鉀和硫酸，沸水浴加熱30 min，樣品中的某些有機物和無機還原性物質被高錳酸鉀氧化，再加入過量的草酸鈉還原剩余的高錳酸鉀，用高錳酸鉀標準溶液回滴過量的草酸鈉，計算高錳酸鹽指數。

5.11.2 數據處理

MN=[（10+1）10/2－10]××8×1 000/100=3.30，其中1=3.7 mL，2=9.7 mL，=0.010 0 mol/L。

5.12 堿度的測定

5.12.1 實驗原理——指示劑法

在酚酞指示劑下滴定，溶液由紅色變為無色時，溶液pH為8.3，此時OH-已被完全中和，碳酸鹽轉化為重碳酸鹽；在甲基橙指示劑下滴定，溶液由桔黃色變為桔紅色時，溶液pH為4.4～4.5，此時重碳酸鹽被完全中和；根據達到兩終點時所耗鹽酸標準滴定溶液量，計算水中碳酸鹽、重碳酸鹽及總堿度。

5.12.2 數據處理

鹽酸的標定：所用鹽酸的體積為22.80 mL，= 0.027 4 mol/L。

入4滴酚酞指示劑后，溶液呈無色，再滴入3滴甲基橙指示劑，再用鹽酸標準溶液進行滴定，消耗鹽酸體積：

滴1=8.8 mL，2=8.8 mL，=0。

碳酸鹽（CO32-）=0。

重碳酸鹽堿度（以CaO計，mg/L）=××28.04×1 000/=67.61。

重碳酸鹽堿度（以CaCO3計，mg/L）=××50.05×1 000/=120.68。

重碳酸鹽堿度（HCO3-，mol/L）=××1 000/=2.41。

6 評價

各項指標與標準值的比較如表2所示。

表2 各項指標與標準值的比較

污染物是否超標ρ/（mg·L-1）標準標準限值是否超標 COD25.79IV類30未超標 DO7.73I類7.5未超標 BOD53.51III類4.0未超標 氨氮1.18V類2.0未超標 總磷0.032 4II類0.2未超標 總氮0.753III類1.0未超標 汞0.000 47IV類0.001未超標 銅0I類0.01未超標 鉛0I類0未超標 高錳酸鹽指數3.30II類4.0未超標 pH7.20 6.5～7.5未超標 有效磷0.013 2 硝態氮0.912 鐵0.117 懸浮物4.4 總懸浮物170 堿度120.68

7 建議

通過對17個指標進行監測，對照地表水環境質量標準GB 3838—2002，該水域各項水質指標均符合要求。

通過分析實驗數據發現，水域pH值、氨氮、總氮、總磷、CODCr等指標均符合國家（GB 3838—2002）《地表水環境質量標準》，水質清澈透明，無懸浮雜質。說明該校的景觀用水符合國家地表水環境質量標準，對在校的全體師 生不會造成健康危害。DO、銅、鉛符合I類水域標準；總磷、高錳酸鹽指數符合II類水域標準；BOD5、總氮符合III類水域標準；COD、汞符合IV水域標準；氨氮符合V類水域標準。

綜上所述，本校該景觀湖水域各項指標均符合國家要求，屬于IV類水域。

2095－6835（2021）06－0010－03

X832

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.004

張舒蕾（1999—），女，山西運城人，天津農學院農學與資源環境學院環境科學系本科生（在讀）。

〔編輯：嚴麗琴〕